JP2013228431A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1及び第2の現像剤保持体1,2上に保持された現像剤Gに対して像保持体11上の静電潜像zが現像可能な現像電界を形成するように、第1及び第2の現像剤保持体1,2に対して直流成分Vdc及び周期的に変化する交流成分Vacが含まれる現像電圧VB(VB1,VB2)を印加する現像電圧印加装置3、を備え、現像電圧印加装置3は、第1の現像剤保持体1に印加する現像電圧VB1の交流成分Vacの最大振幅Vpp1に比べて第2の現像剤保持体2に印加する現像電圧VB2の交流成分Vacの最大振幅Vpp2を小さく設定する。これを用いた画像形成装置をも対象とする。
【選択図】図1
Description
特許文献1には、カラー画像形成装置として、潜像担持体に複数の現像手段にて複数色のトナー像を形成した後、転写材に一括転写する態様を前提とし、複数の現像手段が、潜像担持体との対向部位にて同方向に回転する複数の現像剤担持体を具備し、各々の現像剤担持体に交流バイアスを重畳した直流バイアスを印加するバイアス印加手段を有すると共に、交流バイアスは周波数が一定で、かつ潜像担持体回転方向に対して上流側に配置する現像剤担持体の方が、下流側に配置する現像剤担持体よりもピーク値が高く設定されている技術が開示されている。
特許文献2には、複数の現像ロールを有し、これら複数の現像ロールに保持されている現像剤を用いて感光体上の同一静電潜像を複数回に亘って現像する画像形成装置において、各現像ロールの現像分担率を求め、その値に基づいて画像形成条件、例えば現像バイアス電圧、現像ロール回転数を設定する技術が開示されている。
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る現像装置において、前記現像電圧印加装置は、第2の現像剤保持体に印加する現像電圧の交流成分の最大振幅を0.6kV以下に設定することを特徴とする現像装置である。
請求項4に係る発明は、請求項1ないし3いずれかに係る現像装置において、前記現像電圧印加装置は、第1の現像剤保持体に印加する現像電圧の交流成分の最大振幅を1.5kV以上に設定することを特徴とする現像装置である。
請求項5に係る発明は、請求項1ないし4いずれかに係る現像装置において、前記現像電圧印加装置は、第1及び第2の現像剤保持体に印加する現像電圧の交流成分に関し最大振幅以外のパラメータを共通にして同期させることを特徴とする現像装置である。
請求項6に係る発明は、請求項1ないし5にいずれかに係る現像装置において、前記現像電圧印加装置は、第1及び第2の現像剤保持体に印加する現像電圧のパラメータのうち少なくとも交流成分の最大振幅を可変設定するものであることを特徴とする現像装置である。
請求項7に係る発発明は、請求項1ないし6いずれかに係る現像装置において、前記第1及び第2の現像剤保持体の少なくとも一方に対応して設けられ、第1及び第2の現像剤保持体の少なくとも一方に保持される現像剤搬送量を可変設定する搬送可変機構を備えていることを特徴とする現像装置である。
請求項8に係る発明は、請求項1ないし7いずれかに記載の現像装置において、前記第1又は第2の現像剤保持体とは別に追加するように前記像保持体に対向して設けられ、前記像保持体の静電潜像を現像するように前記像保持体との対向部位に位置する現像域に向かって前記現像剤を保持して搬送する一若しくは複数の追加現像剤保持体と、これらの追加現像剤保持体と第1又は第2の現像剤保持体との間、あるいは、複数の追加現像剤保持体の間に設けられ、第1又は第2の現像剤保持体で現像に供された現像剤を受け渡す受渡し手段と、を備え、前記追加現像剤保持体は、前記第2の現像剤保持体より前記像保持体の移動方向の下流側に位置する場合には前記像保持体との対向部位にて当該像保持体の移動方向と同方向に回転し、前記第1の現像剤保持体より前記像保持体の移動方向の上流側に位置する場合には前記像保持体との対向部位にて当該像保持体の移動方向と逆方向に回転し、前記現像電圧印加装置は、前記追加現像剤保持体のうち、前記第2の現像剤保持体より前記像保持体の移動方向の下流側に位置する追加現像剤保持体に対しては前記第2の現像剤保持体に印加する現像電圧の交流成分の最大振幅以下の交流成分が含まれる現像電圧を印加し、前記第1の現像剤保持体より前記像保持体の移動方向の上流側に位置する追加現像剤保持体に対しては前記第1の現像剤保持体に印加する現像電圧の交流成分の最大振幅以上の交流成分が含まれる現像電圧を印加することを特徴とする現像装置である。
請求項10に係る発明は、静電潜像が保持可能で循環移動する像保持体と、この像保持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、この像保持体に形成された静電潜像を現像する請求項6又は7に係る現像装置と、を備え、画像形成装置の使用条件に応じて前記現像電圧印加装置による現像電圧のパラメータ又は前記搬送可変機構を制御する制御装置を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項2に係る発明によれば、現像電界を調整して現像濃度を制御するに当たり、現像電界が変化しても、現像剤による現像性能を良好に保つことができる。
請求項3に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、第2の現像剤保持体の現像域でのキャリアの転移現象をより確実に防止することができる。
請求項4に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、第1の現像剤保持体の現像域での現像性を十分に確保でき、画像濃度の良好な画像を得ることができる。
請求項5に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、複数の現像剤保持体に印加する異なる現像電圧を容易に作成することができる。
請求項6に係る発明によれば、本構成を有さない態様に比べて、複数の現像剤保持体の現像域での現像性能をより好適に調整することができる。
請求項7に係る発明によれば、複数の現像剤保持体の少なくとも一方の現像域に供される現像剤搬送量を可変設定し、現像性能を良好に保つことができる。
請求項8に係る発明によれば、2つの現像剤保持体を有する態様に比べて、現像性能をより高めることができる。
請求項9に係る発明によれば、複数の現像剤保持体に小径キャリアが含まれる二成分現像剤を保持させて現像する態様において、画像乱れの少ない良好な現像品質を保ち、かつ、像保持体へのキャリアの転移現象を抑制することが可能な現像装置を含む画像形成装置を容易に構築することができる。
請求項10に係る発明によれば、画像形成装置の使用条件に応じて複数の現像域での現像性能を容易に制御することができる。
図1(a)は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態の概要を示す。
同図において、画像形成装置は、静電潜像zが保持可能で循環移動する像保持体11と、この像保持体11に静電潜像zを形成する潜像形成装置12と、この像保持体11に形成された静電潜像zを現像する現像装置13と、を備えたものである。
ここで、像保持体11としては感光体、誘電体のほか、画素電極を配列した態様など広く含む。また、潜像形成装置12としては像保持体11の物性に応じて、例えば感光体や誘電体の場合には帯電後に光やイオン等の書込手段で静電潜像を書き込むものであればよく、また、画素電極を備えた場合には、各画素電極に潜像電圧を印加して静電潜像を形成するようにすればよい。
そして、本例における現像装置は、図1(a)(b)に示すように、静電潜像がz保持可能で循環移動する像保持体11に対向して設けられ、前記像保持体11との対向部位にて前記像保持体11の移動方向とは逆方向に回転すると共に、前記像保持体11の静電潜像zを現像するように前記像保持体11との対向部位に位置する現像域D1に向かってトナーT及び35μm未満のキャリアCが含まれる現像剤Gを保持して搬送する第1の現像剤保持体1と、前記像保持体11に対向して設けられ、前記像保持体11の移動方向に対して前記第1の現像剤保持体1の下流側に配置されると共に、前記像保持体11との対向部位にて前記像保持体11の移動方向と同方向に回転し、前記像保持体11の静電潜像zを現像するように前記像保持体11との対向部位に位置する現像域D2に向かって前記現像剤Gを保持して搬送する第2の現像剤保持体2と、前記第1及び第2の現像剤保持体1,2上に保持された現像剤Gに対して前記像保持体11上の静電潜像zが現像可能な現像電界を形成するように、前記第1及び第2の現像剤保持体1,2に対して直流成分Vdc及び周期的に変化する交流成分Vacが含まれる現像電圧VB(具体的にはVB1,VB2)を印加する現像電圧印加装置3と、を備え、前記現像電圧印加装置3は、第1の現像剤保持体1に印加する現像電圧VB1の交流成分Vacの最大振幅Vpp1に比べて第2の現像剤保持体2に印加する現像電圧VB2の交流成分Vacの最大振幅Vpp2を小さく設定するものである。
ところが、この種の小径キャリアにあっては、キャリアCは現像剤保持体1,2の磁石部材による磁気力により吸引保持されるが、粒径が小さくなると、磁気的な拘束力が小さくなり、その分、像保持体11の背景部に転移し易い傾向が強くなることに留意する必要がある。
また、第1の現像剤保持体1は像保持体11との対向部位にて像保持体11の移動方向と逆方向に回転する(所謂against回転)。この方式は、図2(a)に示すように、現像域D1において現像剤保持体1に保持される現像剤Gの磁気ブラシGbの像保持体11に対する相対速度が早く、現像性能は高い。このため、画像濃度を確保する上では良好であるが、磁気ブラシGbが像保持体11をこする力が強いことから、磁気ブラシGbが画像を摺擦することにより発生するこすれ模様(ブラシマーク)BMが像保持体11の移動方向(プロセス方向)に筋むらという画像欠陥として生ずる懸念がある。
更に、第1の現像剤保持体1の現像域D1では、キャリアCは磁気的な拘束力が小さいため、像保持体11との摺擦により像保持体11側に転移する可能性はあるが、磁気ブラシGbが像保持体11の移動方向と逆方向に移動することから、仮に、像保持体11上にキャリアCが転移したとしても、当該転移したキャリアCは磁気ブラシGbによってせき止められるように押し戻される。このため、第1の現像剤保持体1の現像域D1ではキャリアCの像保持体11への転移はほとんど生じない。
しかしながら、この種の画像欠陥(BCO)は、後述するように、現像電圧印加装置3の工夫により改善されている。
また、第1及び第2の現像剤保持体1,2には個々的に現像剤Gを供給して層規制する態様、あるいは、一方の現像剤保持体1又は2に両方で必要な現像剤量の現像剤Gを供給した後に層規制し、両方の現像剤保持体1,2の対向部位にて現像剤を分配するようにしてもよい。ここで、現像剤保持体1,2での現像剤搬送量は現像剤Gを層規制する層規制部材4や各現像剤保持体1,2の表面特性や周速などで適宜設定される。
このように、各現像剤保持体1,2に現像電圧VB(VB1,VB2)を印加すると、図2(a)に示すように、夫々の現像域D1,D2にはこれらの現像電圧VBに基づく現像電界E(VB1),E(VB2)が作用する。
そして、第2の現像剤保持体2に印加する現像電圧Vの交流成分Vacの最大振幅(Vpp)が第1の現像剤保持体1のものに比べて小さく設定されるため、図1及び図2(a)に示すように、第2の現像剤保持体2の現像域D2では、キャリアCの転移現象は少なく抑えられる。また、Vppが下がるとその分現像性は低下することになるが、第1の現像剤保持体1の現像域D1では十分なVppが作用する逆方向(Against)現像が実施されることから、現像性は十分に確保されることになり、濃度低下等の問題は発生しない。
ここで、実施の形態に係る現像装置の性能を評価する上で、図2(b)に示す比較の形態1,同じく同図(c)に示す比較の形態2に係る現像装置についての性能を検討する。
図2(b)に示す比較の形態1に係る現像装置は、第2の現像剤保持体2に印加する現像電圧VB2の交流成分Vacとして、最大振幅Vppが第1の現像剤保持体1に印加する現像電圧VB1の交流成分の最大振幅Vpp1と同じ設定にしたものを用いるようにしたものである。
この比較の形態1によれば、第1の現像剤保持体1の現像域D1では、実施の形態と同様であるが、第2の現像剤保持体2の現像域D2では、Vpp1を有する現像電圧VB1が印加されることから、実施の形態よりも強い現像電界E(VB1)が作用することになり、その分、キャリア粒径dSを用いた現像剤GからはキャリアCの像保持体11への転移が発生する懸念がある。
更に、図2(c)に示す比較の形態2に係る現像装置は、図2(b)に示す比較の形態1に係る現像装置と略同様の構成で、現像剤Gとしてキャリア粒径dL(dL>dS)を用いたものを使用するようにしたものである。
この比較の形態2によれば、実施の形態に係る現像装置に比べて、大径キャリアCが用いられているため、各現像剤保持体1,2の磁石部材による磁気的な拘束力が大きく、最大振幅Vpp1の現像電界E(Vpp1)が作用したとしても、大径キャリアCが像保持体11の背景部に転移することはほとんどない。しかしながら、大径キャリアC(粒径dL)を用いた現像剤Gは、小径キャリアC(粒径dS)を用いた現像剤に比べて、面画像に対する表面均一性が若干低下することから、高画質化という点ではまだ不十分である。
先ず、現像剤Gの好ましい態様としては、現像剤GのキャリアCの抵抗を測定するに当たり、1mm間隔で対向した対構成の磁石板内にキャリアCを入れ、その両端に1000Vの直流電圧を印加することで対構成の磁石板間で定常的に流れる電流を測定するという測定方法を用い、この測定結果に基づいて算出されたキャリアの抵抗が8.5logΩ以上の抵抗を有するものが挙げられる。ここで、キャリアCの抵抗については測定方法によってまちまちであることから、測定方法と共に規定することにした。
また、キャリアCが低抵抗であると、現像剤保持体1,2の現像域D(D1,D2)で現像剤Gの磁気ブラシが像保持体11に接触すると、キャリアCを通じて現像電界に基づく電流が流れてしまい、現像動作に支障をきたす懸念がある。このため、キャリアCとしてはある程度高抵抗であることを要する。例えば環境変動やトナー濃度変動などにより現像電界を調整して濃度を制御するには約300V以上の耐圧が必要であり、これを満たすには例えば8.5log・Ω以上の抵抗が必要である。
更に、第1の現像剤保持体1に印加する現像電圧VB(VB1)の好ましい態様としては、現像電圧印加装置3は、第1の現像剤保持体1に印加する現像電圧VB1の交流成分Vacの最大振幅Vpp1を1.5kV以上に設定するものが挙げられる。
この場合、現像電圧VB1の交流成分Vacの最大振幅Vpp1が大きい程現像性が高くなり、1.5kV以上では現像性は十分に確保される。
更にまた、現像電圧印加装置3は、第1及び第2の現像剤保持体1,2に印加する現像電圧VBの交流成分Vacに関し最大振幅Vpp以外のパラメータを共通にして同期させるようにすればよい。現像電圧VBのパラメータのうち交流成分Vacの最大振幅Vppを可変設定することで、現像域Dでの現像剤の挙動を調整することが可能である。
更に、現像装置の好ましい態様としては、第1及び第2の現像剤保持体1,2の少なくとも一方に対応して設けられ、第1及び第2の現像剤保持体1,2の少なくとも一方に保持される現像剤搬送量を可変設定する搬送可変機構5を備えている態様が挙げられる。
ここで、搬送可変機構5は、第1及び第2の現像剤保持体1,2の少なくともいずれか一方に保持される現像剤搬送量を調整するものであればよく、当然ながら両方の現像剤搬送量を調整するものも含む。
搬送可変機構5としては、現像剤保持体1又は2に対向して層規制部材4を設け、現像剤保持体1又は2と層規制部材4との間隙を変化させることで現像剤搬送量を可変設定する態様、あるいは、現像剤保持体1又は2の表面を平滑面とし、現像剤保持体1又は2の対向部位にて当該現像剤保持体1又は2の移動方向と同方向に回転する層規制部材としての層規制回転体4を設け、この層規制回転体4の周速を変化させることで現像剤搬送量を可変設定する態様が挙げられる。
この場合には、第1又は第2の現像剤保持体1,2とは別に追加するように像保持体11に対向して設けられ、像保持体11の静電潜像zを現像するように像保持体11との対向部位に位置する現像域Dに向かって現像剤Gを保持して搬送する一若しくは複数の追加現像剤保持体(図示せず)と、これらの追加現像剤保持体と第1又は第2の現像剤保持体1,2との間、あるいは、複数の追加現像剤保持体の間に設けられ、第1又は第2の現像剤保持体で現像に供された現像剤を受け渡す受渡し手段(図示せず)と、を備え、追加現像剤保持体は、第2の現像剤保持体2より像保持体11の移動方向の下流側に位置する場合には像保持体11との対向部位にて当該像保持体11の移動方向と同方向に回転し、第1の現像剤保持体1より像保持体11の移動方向の上流側に位置する場合には像保持体11との対向部位にて当該像保持体の移動方向と逆方向に回転し、現像電圧印加装置3は、追加現像剤保持体のうち、第2の現像剤保持体2より像保持体11の移動方向の下流側に位置する追加現像剤保持体に対しては第2の現像剤保持体2に印加する現像電圧の交流成分の最大振幅Vpp2以下の交流成分が含まれる現像電圧VBを印加し、第1の現像剤保持体1より像保持体11の移動方向の上流側に位置する追加現像剤保持体に対しては第1の現像剤保持体1に印加する現像電圧の交流成分の最大振幅Vpp1以上の交流成分が含まれる現像電圧VBを印加するようにすればよい。
本態様において、追加現像剤保持体の数は一つに限られず複数であってもよい。複数設ける態様では、第1又は第2の現像剤保持体1,2と隣り合う位置に複数の追加現像剤保持体を並べて設けてもよいし、両方の現像剤保持体1,2の隣り合う位置に複数の追加現像剤保持体を分けて設けるようにしてもよい。また、受渡し手段は、第1又は第2の現像剤保持体1,2で現像に供された現像剤Gを受け渡すものであればよく、代表的には相対向する現像剤保持体の対向部位の磁極構成を工夫することで生成される磁場に基づいて現像剤Gを受け渡すようにする等適宜選定して差し支えない。
この場合、現像装置13としては、現像電圧印加装置3による現像電圧のパラメータを可変設定する態様、又は、搬送可変機構を備えた態様のものが採用される。
そして、画像形成装置の使用条件に応じて現像電圧印加装置3による現像電圧のパラメータ又は搬送可変機構5を制御する制御装置15を備えるようにすればよい。
ここで、画像形成装置の使用条件としては、例えば以下のものが挙げられる。
・画像情報(像密度)
・使用履歴情報(プリント枚数)
・環境情報(温度・湿度)
現像電圧のパラメータとしては、交流成分の最大振幅は勿論、これ以外の周波数、デューティ比、更には直流成分を広く含む。
搬送可変機構5については現像剤搬送量を増減することで現像性能を変化させるようにすればよい。
(1)現像すべき静電潜像に関する画像情報、例えば文字等の細線重視の画像又は高濃度画像に対して最適な現像剤層又は現像電圧のパラメータを算出し、細密画像又は高濃度画像の両者の画質向上が可能である。
(2)使用履歴情報(例えば作像枚数)や環境情報に起因して現像剤の帯電特性が変化したとしても、これに対応する最適な現像剤層又は現像電圧のパラメータを算出することにより現像特性を補正することが可能である。
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。
−画像形成装置の全体構成−
図3は実施の形態1に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
同図において、画像形成装置30は、像保持体としてのドラム状の感光体31と、この感光体31を帯電する帯電装置32と、この帯電装置32で帯電された感光体31に静電潜像を光にて書き込む露光装置33と、感光体31上に書き込まれた静電潜像を現像剤(トナー)にて可視像化する現像装置34と、この現像装置34にて可視像化されたトナー像を転写媒体としての記録材38に転写する転写装置35と、この転写装置35にて転写された後に感光体31上に残留する残留トナーを清掃する清掃装置36と、を備えている。
そして、本例では、記録材38に転写された転写像は図示外の定着装置にて定着された後に排出される。尚、本例では、転写媒体としては記録材38が例示されているが、これに限られることなく、記録材38に転写する前に一時的にトナー像を保持する中間転写体をも含む。
また、露光装置33としては、レーザ走査装置やLEDアレイなどが使用される。
更に、現像装置34としては、トナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤を用いた二成分現像方式が採用されたものが用いられる。尚、現像装置34の詳細については後述する。
更にまた、転写装置35としては、感光体31上のトナー像を記録材38側に静電転写させる転写電界を作用させるものであればよく、例えば転写バイアスが印加されるロール状の転写部材が用いられるが、これに限られるものではなく、放電ワイヤを用いた転写コロトロンなど適宜選定して差し支えない。
また、清掃装置36は、感光体31側が開口し且つ残留トナーが収容される清掃容器360を有し、この清掃容器360の開口のうち感光体31回転方向下流側縁にブレードやスクレーパ等の板状清掃部材361を配設すると共に、この板状清掃部材361の感光体31の回転方向上流側にはブラシ状又はロール状の回転清掃部材362を配設し、前記清掃容器360の開口のうち感光体31回転方向上流側縁に封止用のシール部材363を設け、更に、清掃容器360内の回転清掃部材362の下方には清掃された残留トナーを廃棄回収するために搬送する搬送部材364(例えば回転軸部材の周囲に螺旋羽根を設けた態様)を配設したものである。
本実施の形態において、現像装置34は、図3及び図4に示すように、感光体31側が開口し且つトナー及びキャリアを含む二成分現像剤が収容される現像容器40を有し、この現像容器40の感光体31に面した箇所に現像剤Gが保持搬送可能な複数(本例では二つ)の現像ロール41,42を上下に並べて配設すると共に、現像容器40内の現像ロール41,42の背面側にはトナーを摩擦帯電するために現像剤Gが撹拌搬送せしめられる撹拌搬送部材43,44を上下に並べて配設し、撹拌搬送部材43,44にて撹拌搬送された現像剤Gを現像ロール41,42に供給し、現像ロール41,42上に保持された現像剤Gを夫々層規制部材45,46にて層規制した後に感光体31に対向する現像域D(D1,D2)に現像剤Gを供給するようにしたものである。
ここで、現像容器40は、図3、図4及び図7に示すように、現像ロール41,42の軸方向に沿って延びる仕切板48にて内部空間である現像室47を仕切り、この仕切板48の長手方向両端付近に夫々通孔49,50を開設し、前記仕切板48で仕切られた現像室47には例えば回転軸部材51の周囲に螺旋羽根52が設けられる前記撹拌搬送部材43,44を配設し、この撹拌搬送部材43,44及び通孔49,50にて現像剤Gを循環搬送するようになっている。
尚、図4中、符号55は第1の現像ロール41で剥離された現像剤Gを現像室47(本例では仕切板48よりも上部の現像室)に戻す案内板であり、また、現像容器40の開口周縁には封止用のシール部材(図示せず)が設けられている。
本例では、現像剤Gは、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤であり、トナーとしては例えば平均粒径が5〜8μmの非磁性の絶縁性トナーが用いられる。トナーとしては、粉砕トナーを採用しても差し支えないが、高画質を企図するという観点からすれば例えば乳化重合法で製造した所謂球形度の高いトナーを用いることが好ましい。
一方、キャリアCは例えば磁性粉からなり、本例では粒度分布のピーク値が35μm未満の小径のものが用いられる。
そして、キャリアCの抵抗は8.5log・Ω以上の高抵抗のものが用いられる。
これは、例えば現像時の耐圧を300V以上具備させ、キャリアCが感光体31側に転移する現象(BCO)を防止することを考慮したものである。
ここで、キャリアCの抵抗の測定方法としては、図6(b)に示すように、現像剤GのキャリアCの抵抗を測定するに当たり、予め決められた間隔g(本例では1mm間隔)で対向した対構成の磁石板171,172内にキャリアCを入れ、その両端に1000Vの直流電圧173を印加することで対構成の磁石板171,172間で定常的に流れる電流を計測器174にて測定するという測定方法を用い、この測定結果に基づいてキャリアCの抵抗Rc算出するようにしたものである。
<第1の現像ロール>
本例では、第1の現像ロール41は現像域D1にて感光体31との間に間隙を介して非接触配置されているが、当該間隙は、前記現像域D1に対し第1の現像ロール41上に現像に必要な現像剤搬送量MOS(MOS:Mass on the sleeveの略)を有する場合には感光体31と第1の現像ロール41との間に現像剤Gが充填される程度に選定されている。そして、第1の現像ロール41は感光体31との対向部位にて感光体31の移動方向と逆方向(against)に回転するようになっており、周速vd1(例えば感光体31の周速vpに対し周速比1.2〜2.5の周速)にて回転するようになっている。
本例では、第1の現像ロール41は、例えば図5(a)に示すように、非磁性材料(例えばSUS304等)にて筒状に形成され且つ回転可能な現像スリーブ61と、この現像スリーブ61内に固定的に内包される磁石ロール62とを備えている。
本実施の形態において、現像スリーブ61は、その表面に粗面65を有している。この粗面65は、例えば非磁性材料からなる現像スリーブ61の素管の表面に対しブラスト処理を施したり、例えば軸方向に延びる溝を設けることで形成されており、例えば十点平均粗さRzjis(JIS B0601 2001)で10〜30μm程度に選定されている。
また、磁石ロール62は、図5(a)に示すように、非磁性のロール部材63の周囲に複数の磁極64(本例では5つの磁極64a〜64e)を配列したもので、具体的には、前記現像域D1に対応して現像剤Gを現像に供する現像用磁極64a(本例ではN極)、この現像用磁極64aの現像剤搬送方向の下流側には搬送用磁極64b(本例ではS極)、この搬送用磁極64bの現像剤搬送方向の下流側には当該搬送用磁極64bとの間で反発磁界が生成されて第1の現像ロール41の現像剤Gを剥離する剥離用磁極64c(本例ではS極)、この剥離用磁極64cの現像剤搬送方向の下流側で前記層規制部材45による層規制部位B1(B)に対応して現像剤層を規制する層規制用磁極64d(本例ではN極)、更には、この層規制用磁極64dの現像剤搬送方向の下流側には搬送用磁極64e(本例ではS極)を配置したものである。尚、剥離用磁極64cは現像剤Gを吸着保持する吸着用磁極を兼用しており、この吸着用磁極に対応した部位を現像剤供給部位P1(P)としており、現像用磁極64a、剥離用磁極64c、層規制用磁極64dが隣り合う異なる極性の磁極との間では搬送用磁極として機能するものである。
本例では、第2の現像ロール42は現像域D2にて感光体31との間に間隙を介して非接触配置されているが、当該間隙は、前記現像域D2に対し第2の現像ロール42上に現像に必要な現像剤搬送量MOS(MOS:Mass on the sleeveの略)を有する場合には感光体31と第2の現像ロール42との間に現像剤Gが充填される程度に選定されている。
そして、第2の現像ロール42は感光体31との対向部位にて感光体31の移動方向と同方向(with)に回転するようになっており、感光体31の周速vpに対し当該感光体31の周速vpよりも速い周速vd2(例えば感光体31の周速vpに対し周速比1.4〜2.0の周速)にて回転するようになっている。
更に、現像スリーブ61は、第1の現像ロール41の現像スリーブ61と同様な粗面65を有している。
また、磁石ロール62は、図5(a)に示すように、第1の現像ロール41と略同様に、非磁性のロール部材63の周囲に複数の磁極64(本例では5つの磁極64a〜64e)を配列したもので、具体的には、前記現像域D2に対応して現像剤Gを現像に供する現像用磁極64a(本例ではN極)、この現像用磁極64aの現像剤搬送方向の下流側には搬送用磁極64b(本例ではS極)、この搬送用磁極64bの現像剤搬送方向の下流側には当該搬送用磁極64bとの間で反発磁界が生成されて第1の現像ロール41の現像剤Gを剥離する剥離用磁極64c(本例ではS極)、この剥離用磁極64cの現像剤搬送方向の下流側で層規制部材46による層規制部位B2(B)に対応して現像剤層を規制する層規制用磁極64d(本例ではN極)、更には、この層規制用磁極64dの現像剤搬送方向の下流側には搬送用磁極64e(本例ではS極)を配置したものである。尚、剥離用磁極64cは現像剤Gを吸着保持する吸着用磁極を兼用しており、この吸着用磁極に対応した部位を現像剤供給部位P2(P)としており、現像用磁極64a、剥離用磁極64c、層規制用磁極64dが隣り合う異なる極性の磁極との間では搬送用磁極として機能するものである。
本実施の形態では、各現像ロール41,42には現像電圧を印加する現像電圧印加装置として二つの現像用電源67,68が設けられている。
ここで、現像用電源67は、図4及び図5(a)に示すように、第1の現像ロール41の現像スリーブ61に接続されており、現像時には前記現像スリーブ61に予め決められた現像電圧VB1を印加し、第1の現像ロール41と感光体31との間の現像域D1に予め決められた現像電界を形成するようになっている。
本例では、現像電圧VB1は、図5(b)に示すように、予め決められた直流成分Vdcと、周期的に変化する交流成分Vacとを含むものである。
Vdc:
図6(a)に示すように、静電潜像zを形成する上で帯電前電位V0の感光体31を背景部電位VH(例えば−600V〜−700V)で帯電した後、露光装置33にて画像部電位VL(例えば−100〜−300V)の静電潜像zを形成し、この静電潜像zを現像する上で必要な電位(|VL|<|Vdc|<|VH|:例えば−400V〜−550V)を選定するようにすればよい。このとき、|VH|−|Vdc|との間の電圧(Vcln)をある程度大きく確保するようにVdcを選定することがキャリアの飛散を抑えるという観点から好ましい。
Vac:
・予め決められた周波数(1/τ(周期))
・予め決められたデューティ比(例えば50%)
・最大振幅(Vpp1:例えば1.5kV〜2.0kV)
一方、現像用電源68は、図4及び図5(a)に示すように、第2の現像ロール41の現像スリーブ61に接続されており、現像時には前記現像スリーブ61に予め決められた現像電圧VB2を印加し、第2の現像ロール42と感光体31との間の現像域D2に予め決められた現像電界を形成するようになっている。
本例では、現像電圧VB2は、図5(b)に示すように、予め決められた直流成分Vdcと、周期的に変化する交流成分Vacとを含むものである。
Vdc:第1の現像ロール41に印加するVdcと同様に選定。
Vac:第1の現像ロール41に印加するVacとはVpp以外は同じで同期した状態のものを選定する。
つまり、周波数、デューティ比は同じで、最大振幅(Vpp2)は第1の現像ロール41に印加するVpp1よりも小さく設定される。例えば0.6kV以下に設定される。尚、本例では、現像電圧VBの交流成分Vacは最大振幅Vpp以外のパラメータを共通にして同期させているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜選定してよいことは勿論である。但し、Vppの大小関係については少なくとも遵守することが必要である。
本例では、層規制部材45,46はいずれも板状の層規制部材からなり、現像容器40に図示外のブラケットを介して固定的に設けられ、層規制部材45,46と各現像ロール41,42との間隙、現像ロール41,42の粗面65及び各現像ロール41,42の周速vd(vd1,vd2)によって、各現像ロール41,42上の現像剤搬送量(現像剤層)を規制するものである。
本実施の形態では、制御装置100はCPU、RAM、ROM及び入出力ポートを含むコンピュータシステムからなり、図7に示すように、例えば画像形成装置の使用条件J(例えばJ1〜J3)を入力信号として受け取り、ROM内に予めインストールされた現像制御プログラムをCPUにて実行し、一つの駆動モータ(MOT1)71、現像用電源67及び68に制御信号を送出し、駆動モータ71を介して第1及び第2の現像ロール41,42の各現像スリーブ61を駆動制御するほか、各現像ロール41,42に現像電圧を所定のタイミングでオンオフ制御するものである。
このような一連作像処理において、現像装置34の現像動作に着目すると、図4に示すように、夫々の現像ロール41,42に現像剤Gが供給され、現像域D1、D2まで保持搬送された後に、夫々の現像域D1、D2にて感光体31上に静電潜像zの現像に供される。
このとき、本例では、第1の現像ロール41は、感光体31との対向部位にて感光体31と逆方向に回転し、現像用電源67から現像電圧VB1が印加され、第1の現像ロール41と感光体31の静電潜像zとの間には現像電界が作用することになる。
この状態において、第1の現像ロール41にはVpp1の交流成分Vacと直流成分Vdcとが印加されるため、第1の現像ロール41に保持された現像剤Gは感光体31の回転方向とは逆方向から感光体31に磁気ブラシを当てながら移動し、現像に供される。このため、感光体31上の静電潜像zは十分に現像されるが、現像ブラシに依存するブラシマークBMが生成されてしまう。
この後、第2の現像ロール42にはVpp2(<Vpp1)の交流成分Vacと直流成分Vdcとが印加されるため、第2の現像ロール42に保持された現像剤Gは感光体31の回転方向と同方向に当該感光体31に磁気ブラシを当てながら移動し、現像に供される。このとき、Vpp2が小さいため、現像域D2で現像剤Gの磁気ブラシからキャリアCが感光体31側に転移することはない。また、現像域D2では、現像剤Gの磁気ブラシGb(図2(a)参照)が感光体31にソフトに摺擦することから、第1の現像ロール41の現像域D1にて生成されたブラシマークBM(図2(a)参照)は第2の現像ロール42の現像域D2にて均されることになり、現像域D2を通過する。
このため、感光体31上に形成されるトナー像は、複数の現像域D1、D2を通過する間に、十分に現像されて濃度を良好に保ち、かつ、ブラシマークBMも均された状態で回復するほか、感光体31の背景部(VH領域)にはキャリアの転移も見られない。
図8は実施の形態2に係る現像装置の全体構成を示す説明図である。
同図において、現像装置34の基本的構成は実施の形態1と略同様であるが、実施の形態1と異なる現像剤供給系120及び層規制部材131を備えている。尚、実施の形態1と略同様な構成要素については実施の形態1と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
同図において、現像装置34は、実施の形態1と略同様に、感光体31側が開口し且つトナー及びキャリアを含む二成分現像剤が収容される現像容器40を有し、この現像容器40の感光体31に面した箇所に現像剤Gが保持搬送可能な複数(本例では二つ)の現像ロール41,42を上下に並べて配設したものである。
そして、本実施の形態で用いられる現像剤供給系120は、現像容器40の第1及び第2の現像ロール41,42の背面には第1及び第2の現像ロール41,42の軸方向に沿って延びる仕切板125を設け、この仕切板125にて内部空間である現像室126を水平方向に対して仕切り、仕切られた夫々の現像室126にはトナーを摩擦帯電するために現像剤Gが撹拌搬送せしめられる撹拌搬送部材123,124を水平に並べて配設し、更に、仕切板125の長手方向両端付近に通孔(図示せず)を開設し、撹拌搬送部材123,124及び通孔にて現像剤Gを循環搬送するようになっている。
ここで、第2の現像ロール42のうち、現像剤供給部位Pよりも現像剤搬送方向下流側には両方の現像ロール41,42で保持する現像剤Gを規制する例えば板状部材からなる前段層規制部材131が第2の現像ロール42との間に所定の間隙をもって非接触に配設されており、また、第1の現像ロール41の現像剤剥離部位に対応した現像室126には剥離された現像剤Gを撹拌搬送部材123,124に戻す案内板132が設けられている。
更に、本例では、第1及び第2の現像ロール41,42は、図8及び図9に示すように、例えば7つの磁極64(S1〜S4,N1〜N3)が配列された磁石ロール62を有しており、第1及び第2の現像ロール41,42の対向部位には現像剤分配部135が形成されている。この現像剤分配部135は例えば第1及び第2の現像ロール41,42の相対向する部位に極性の異なる磁極64(本例ではN3,S4)からなる分配磁極136,137を配設したもので構成され、夫々の現像ロール41,42の現像剤搬送方向下流側には各分配磁極136,137と極性の異なる磁極64(本例ではS4,N3)からなる搬送磁極138,139を配設したものである。
この現像剤分配部135は、極性の異なる分配磁極136,137による磁場にて第1の現像ロール41と第2の現像ロール42とに分配された後、夫々の分配磁極136,137と搬送磁極138,139とによって形成される接線方向の磁場に沿って夫々分配した現像剤Gを保持して搬送する。
そして、第1及び第2の現像ロール41,42に保持された現像剤Gは、夫々の現像域D1、D2に向かい、実施の形態1と略同様な作用により、夫々予め決められた現像剤搬送量MOS(MOS1,MOS2)に設定され、所定の現像剤層として現像域D1,D2に搬送される。
そして、各現像ロール41,42には現像用電源67,68から現像電圧VB1,VB2が印加され、実施の形態1と略同様な作用により現像に供される。
図10は実施の形態3に係る現像装置の全体構成を示す。
同図において、現像装置34は、実施の形態1と略同様な構成であるが、実施の形態1と異なり、第1の現像ロール41の表面を例えば最大高さで5μm以下の平滑面66として形成し、この第1の現像ロール41に対向する層規制部材45に代えて、回転可能な層規制部材140(回転トリマ)を設けたものである。尚、実施の形態1と同様な符号については実施の形態1と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
層規制部材(回転トリマ)140は、図11(a)に示すように、第1の現像ロール41との対向部位にて少なくとも同方向に回転し、第1の現像ロール41による現像剤搬送量MOSを略一定に設定すると共に、周速vrを変化させることで現像剤搬送量MOSを可変設定することで、第1の現像ロール41の現像域D1に搬送される現像剤層を規制するものである。
本実施の形態において、層規制部材(回転トリマ)140の周速vrを変化させたときのMOSの変化を測定したところ、図11(b)に示す傾向が見られた。
同図において、横軸は回転トリマ140の周速比(対現像ロール周速)であり、図11(a)に示すように、第1の現像ロール41(具体的には現像スリーブ61)との対向部位で同方向に回転トリマ140を回転させる条件で、回転トリマ140の周速vrを変化させたところ、MOSが次第に増加していき、本例では、最大許容使用量MOSh付近を最大として変化していることが理解される。
つまり、図11(a)に示すように、層規制部材(回転トリマ)140の回転速度(周速)vrを初期設定値とすれば、回転トリマ140の回転に伴って現像剤Gに搬送力が与えられ、搬送力が与えられた現像剤Gは、回転トリマ140の層規制部位B1(B)を通過し、所定の現像剤搬送量(MOS)をもって現像域D1へと到達する。
ここで、図11(a)に示すように、層規制部材(回転トリマ)140の回転速度(周速)vrが減少すると、回転トリマ45の回転の減少に伴って現像剤Gには小さい搬送力が与えられ、小さい搬送力が与えられた現像剤Gは、回転トリマ140の層規制部位B1(B)を通過し、二点鎖線で示すMOS(減)をもって現像域D1へと到達する。
また、図11(a)に示すように、層規制部材(回転トリマ)140回転速度(周速)vrが増加すると、回転トリマ140の回転の増加に伴って現像剤Gには大きい搬送力が与えられ、大きい搬送力が与えられた現像剤Gは、回転トリマ140の層規制部位B1(B)を通過し、点線で示すMOS(増)をもって現像域D1へと到達する。
更に、図11(a)に示すように、第1の現像ロール41(具体的には現像スリーブ61)が一定周速vd1で回転している状態のままで、回転トリマ140の回転駆動を停止すると、MOS=0になる。このとき、現像域D1への現像剤Gの供給が遮断される。
このように、第1の現像ロール41の現像スリーブ61が一定の周速vd1にて回転したまま、回転トリマ140の回転駆動が停止される(vr=0)と、回転トリマ140の回転による現像剤Gに対する搬送力が0になるため、第1の現像ロール41に保持された現像剤Gは、その上部が停止状態の回転トリマ140にてせき止められると共にその下部が第1の現像ロール41の平滑面66上を滑り、前記層規制部位B1を通過することなく、層規制部位B1に滞留するものと推測される。尚、本例では、図11(b)に示すように、層規制部材(回転トリマ)140を逆回転させても、層規制部位B1(B)で現像剤Gの搬送が停止されることが確認されている。
本実施の形態では、図12に示すような駆動伝達系が採用されている。
同図において、現像装置34は、二つの駆動モータ(MOT1,MOT2)71,72によって駆動されるようになっている。
一方の駆動モータ(MOT1)71による駆動伝達系は、モータ駆動軸73に駆動ギア74を同軸に取付ける一方、第1及び第2の現像ロール41,42の各現像スリーブ61の回転軸、撹拌搬送部材43,44の回転軸の一端には夫々伝達ギア75〜77を同軸に取付けると共に、伝達ギア76,77を噛み合わせ、更に、前記駆動ギア74と伝達ギア76との間に中間伝達ギア78を噛み合わせた状態で介在させると共に、前記伝達ギア76に前記中間伝達ギア78を噛み合わせるようにしたものである。
他方の駆動モータ(MOT2)72による駆動伝達系は、モータ駆動軸81に駆動ギア82を同軸に取り付ける一方、層規制部材(回転トリマ)140の回転軸に伝達ギア83を同軸に取付け、前記駆動ギア82と前記伝達ギア83とを噛み合わせるようにしたものである。
そして、二つの駆動モータ71,72は制御装置100から送出された制御信号に基づいて回転駆動又は停止するようになっている。
本例では、一方の駆動モータ71は、第1及び第2の現像ロール41,42の各現像スリーブ61、撹拌搬送部材43,44を同時に回転駆動又は停止するようになっている。また、他方の駆動モータ72は、層規制部材(回転トリマ)140を回転駆動又は停止するようになっている。
本実施の形態では、制御装置100はCPU、RAM、ROM及び入出力ポートを含むコンピュータシステムからなり、図13に示すように、例えば画像形成装置の使用条件J(例えばJ1〜J3)を入力信号として受け取り、ROM内に予めインストールされた現像駆動制御プログラムをCPUにて実行し、二つの駆動モータ(MOT1,MOT2)71,72に制御信号を送出し、各駆動モータ71,72を介して第1及び第2の現像ロール41,42の各現像スリーブ61などや層規制部材(回転トリマ)140を駆動制御するものである。
本例では、第1及び第2の現像ロール41,42の各現像スリーブ61の周速vd(vd1,vd2)は予め定めた一定値(const.)に設定されており、層規制部材(回転トリマ)140の周速vrは予め定めた下限値vminと上限値vmaxとの範囲で可変設定されるようになっている。
図14(a)は実施の形態4に係る現像装置を示す。
同図において、本実施の形態に係る現像装置34は、実施の形態3に係る現像装置を基本構成とし、更に第3の現像ロール150を追加したものである。尚、実施の形態3と同様な構成要素については実施の形態3と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本例では、現像装置34は、現像容器40の感光体31に面した箇所に現像剤Gが保持搬送可能な複数(本例では3つ)の現像ロール41,42,150を上下に並べて配設し、実施の形態1と同様な撹拌搬送部材43,44による現像剤搬送系を用いて第1及び第2の現像ロール41,42に現像剤Gを供給した後、実施の形態3と同様な回転状の層規制部材(回転トリマ)140、板状の層規制部材(固定トリマ)46にて第1及び第2の現像ロール41,42上に保持される現像剤層を規制するものである。
特に、本例では、第3の現像ロール150は、図14(a)に示すように、第1の現像ロール41に対し感光体31の回転方向上流側に配設されており、第1及び第2の現像ロール41,42と略同様な現像スリーブ61及び磁石ロール62を有すると共に、現像スリーブ61には現像剤Gが搬送可能な粗面(図示せず)を有しており、更に、当該現像スリーブ61に現像用電源67を接続することで、感光体31との対向する現像域D3(D)に現像電界を作用させるようになっている。
更に、第3の現像ロール150と第1の現像ロール41との対向部位には現像剤受渡し部160が形成されている。この現像剤受渡し部160は、第1の現像ロール41側に反発磁界を形成する磁極161,162(本例ではS極)を設け、第3の現像ロール130側に吸着用磁極163を設けることで、現像剤Gを受け渡すようにしたものである。
尚、本実施の形態では、第3の現像ロール150の現像剤剥離部位に対応した部位には、剥離された現像剤Gを現像室47内の撹拌搬送部材43,44の配設部位に戻す案内板146が設けられている。
本実施の形態によれば、実施の形態3と略同様な作用により、第1及び第2の現像ロール41,42上に保持される現像剤Gは層規制部材(回転トリマ)140、層規制部材(固定トリマ)46によって層規制され、夫々の現像域D1,D2にて現像に供される。
この後、第1の現像ロール41の現像域D1を通過した現像剤Gは現像剤受渡し部160にて第3の現像ロール150に受け渡され、第3の現像ロール150は受け渡された現像剤Gを保持して搬送し、現像域D3にて現像に供された後、現像剤剥離部位から案内板146を通じて現像室47に戻される。
また、第2の現像ロール42上の現像剤Gは現像域D2を通過した後現像剤剥離部位にて剥離されて現像室47に戻される。
尚、本実施の形態では、第3の現像ロール150を一つ追加した態様であるが、これに限られるものではなく、例えば第1の現像ロール41に対し感光体31の回転方向上流側に複数の追加現像ロールを配設してもよいし、あるいは、本実施の形態とは別に、第2の現像ロール42に対し感光体31の回転方向下流側に一若しくは複数の追加現像ロールを配設してもよいし、第1及び第2の現像ロール41,42の両方に隣合う箇所に一若しくは複数の追加現像ロールを配設しても差し支えない。このことは実施の形態5についても同様である。
図15は実施の形態5に係る現像装置を示す。
同図において、本実施の形態に係る現像装置34は、実施の形態1に係る現像装置の基本構成とし、更に第3の現像ロール150を追加したものである。尚、実施の形態1と同様な構成要素については実施の形態1と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本例では、現像装置34は、現像容器40の感光体31に面した箇所に現像剤Gが保持搬送可能な複数(本例では3つ)の現像ロール41,42,150を上下に並べて配設し、実施の形態1と同様な撹拌搬送部材43,44による現像剤搬送系を用いて第1及び第2の現像ロール41,42に現像剤Gを供給した後、実施の形態1とは若干位置関係が相違するものの、実施の形態1と略同様に、板状の層規制部材(固定トリマ)45、46にて第1及び第2の現像ロール41,42上に保持される現像剤層を規制するものである。
特に、本例では、第3の現像ロール150は、図15に示すように、第2の現像ロール42に対し感光体31の回転方向下流側に配設されており、第1及び第2の現像ロール41,42と略同様な現像スリーブ61及び磁石ロール62を有すると共に、現像スリーブ61には現像剤Gが搬送可能な粗面(図示せず)を有しており、更に、当該現像スリーブ61に現像用電源68(現像電圧VB2)を接続することで、感光体31との対向する現像域D3(D)に現像電界を作用させるようになっている。
更に、第3の現像ロール150と第2の現像ロール42との対向部位には現像剤受渡し部160が形成されている。この現像剤受渡し部160は、実施の形態5の現像剤受渡し部160と略同様に構成されている。
本実施の形態によれば、実施の形態1と略同様な作用により、第1及び第2の現像ロール41,42上に保持される現像剤Gは板状の層規制部材(固定トリマ)45、46によって層規制され、夫々の現像域D1,D2にて現像に供される。
この後、第2の現像ロール42の現像域D2を通過した現像剤Gは現像剤受渡し部160にて第3の現像ロール150に受け渡され、第3の現像ロール150は受け渡された現像剤Gを保持して搬送し、現像域D3にて現像に供された後、現像剤剥離部位から案内板146を通じて現像室47に戻される。
また、第1の現像ロール41上の現像剤Gは現像域D1を通過した後現像剤剥離部位にて剥離されて現像室47に戻される。
実施の形態1に係る現像装置を実施例1とし、その性能を評価するようにした。
実施例1において、具体的に装置構成は以下の通りである。
感光体径φ84
第1、第2の現像ロール径φ25
プロセススピード400mm/sec
感光体の周速vpに対する第1の現像ロールの周速比:1.8
感光体の周速vpに対する第2の現像ロールの周速比:1.4
感光体-現像ロール間の距離 0.250mm
第1の現像ロールの現像剤搬送量:250g/m2
第2の現像ロールの現像剤搬送量:210g/m2
第1の現像ロールに印加する現像電圧:
周波数:18kHz、Vpp1:1.5kV デューティ比:50%
第2の現像ロールに印加する現像電圧:
周波数:18kHz、Vpp1:0.6kV デューティ比:50%
◎比較例1
比較例1としては、実施例と略同様であるが、第2の現像ロールに印加する現像電圧を第1の現像ロールに印加する現像電圧と同じものにした。
実施例1、比較例1について、キャリア径を変化させた現像剤を使用し、感光体へのキャリアの転移現象について調べたところ、図16に示す結果が得られた。
同図によれば、実施例の方はキャリア径を35μm未満(例えば30μm、25μm)にしても、キャリアの転移現象は目標値(本例では200に設定)以下であることが確認された。更に、キャリア径を20μmまで小さくしたところ、予め選定した目標値は僅かに超えたが、十分にキャリア転移現象を抑制できることは確認された。
これに対し、比較例では、キャリア径が35μm未満では、全て目標値を大幅に超えていることが確認された。
これにより、現像電圧の交流成分のVppの設定の差異がキャリアの転移現象の抑制に大きく寄与していることが理解される
<キャリア抵抗とBCO発生電圧との関係>
実施例で用いる現像剤のキャリア抵抗を変化させ、キャリア抵抗とBCO発生電圧(キャリアが感光体上に転移し画像上に白点として視認される電圧)を調べたところ、図17に示す結果がえられた。
ここでのキャリア抵抗の測定は、図6(b)に示す測定方法にて測定した結果に基づいて算出したものである。
同図によれば、現像剤として、環境変動やTCの変動などにより現像電界を調整して濃度を制御する上で、300V以上の耐圧が必要であることから、約8.5log・Ω以上の抵抗値が好ましいことが理解される。
実施例1(第2の現像ロールVpp:0.6kV),比較レ例1(第2の現像ロールVpp:1.2kV)において、第1の現像ロールのVppを変化させ、そのときの用紙上のキャリア転移に伴うディフェクト数を計数したところ、図18に示す結果が得られた。
同図において、実験条件は、ディエフクトを検出し易くするため、電位条件や現像域でのニップ条件をディフェクトが発生し易い条件を設定したので、同図では20個程度のディフェクト数は実用上何ら問題にならない。
同図によれば、実施例では、第1の現像ロールのVpp1を第2の現像ロールのVpp2よりも大きく設定しても、ディフェクト数は問題にならないレベルであった。
これに対し、比較例1では、実施例1に比べてディフェクト数が多いことが把握される。
<第1,第2の現像ロールのVppの関係>
第1,第2の現像ロールのVppを設定するに当たり、第1の現像ロールのVpp1を変化させ、夫々のケースで現像性能が良好であるときの第2の現像ロールのVppの最も低い値を測定したところ、図19に示す結果が得られた。
同図によれば、第1の現像ロールのVpp(Vpp1)を高く設定すれば、第2の現像ロールのVpp(Vpp2)を低く設定できることが理解される。これは、第1の現像ロールのVppを高く設定した場合には、そのVppが大きい分、現像性能が十分に発揮され、第2の現像ロールによる現像性能は少なくて済むということが推測される。
例えば第1の現像ロールのVppが1.5kVである場合には。第2の現像ロールのVppは0.6kVでよいことが把握される。
第2の現像ロールのVppについて、実施例1,比較例1に加えて、比較例1のデューティ比を変更した比較例2(50%→65%)に関し、Vcln(図6(a)参照)の選定可能なラチチュード(V1cln(Δ))を調べたところ、実施例1では、Vcln(Δ)が170V、比較例1,2が夫々75V、65Vであることが判明した。
実施例1では、Vcln(Δ)が170Vであるから、Vcln自体を大きく設定することが可能になる。このとき、実施例1(Vpp2を小さく設定)では、Vpp2を小さくすることで、感光体の背景部に作用する逆電場を小さくすることができ、その分、キャリアの転移現象をより有効に抑制することが可能である。
Claims (10)
- 静電潜像が保持可能で循環移動する像保持体に対向して設けられ、前記像保持体との対向部位にて前記像保持体の移動方向とは逆方向に回転すると共に、前記像保持体の静電潜像を現像するように前記像保持体との対向部位に位置する現像域に向かってトナー及び35μm未満のキャリアが含まれる現像剤を保持して搬送する第1の現像剤保持体と、
前記像保持体に対向して設けられ、前記像保持体の移動方向に対して前記第1の現像剤保持体の下流側に配置されると共に、前記像保持体との対向部位にて前記像保持体の移動方向と同方向に回転し、前記像保持体の静電潜像を現像するように前記像保持体との対向部位に位置する現像域に向かって前記現像剤を保持して搬送する第2の現像剤保持体と、
前記第1及び第2の現像剤保持体上に保持された現像剤に対して前記像保持体上の静電潜像が現像可能な現像電界を形成するように、前記第1及び第2の現像剤保持体に対して直流成分及び周期的に変化する交流成分が含まれる現像電圧を印加する現像電圧印加装置と、を備え、
前記現像電圧印加装置は、第1の現像剤保持体に印加する現像電圧の交流成分の最大振幅に比べて第2の現像剤保持体に印加する現像電圧の交流成分の最大振幅を小さく設定するものであることを特徴とする現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
前記現像剤のキャリアの抵抗を測定するに当たり、1mm間隔で対向した対構成の磁石板内にキャリアを入れ、その両端に1000Vの直流電圧を印加することで対構成の磁石板間で定常的に流れる電流を測定するという測定方法を用い、この測定結果に基づいて算出されたキャリアの抵抗が8.5logΩ以上の抵抗を有することを特徴とする現像装置。 - 請求項1又は2記載の現像装置において、
前記現像電圧印加装置は、第2の現像剤保持体に印加する現像電圧の交流成分の最大振幅を0.6kV以下に設定することを特徴とする現像装置。 - 請求項1ないし3いずれかに記載の現像装置において、
前記現像電圧印加装置は、第1の現像剤保持体に印加する現像電圧の交流成分の最大振幅を1.5kV以上に設定することを特徴とする現像装置。 - 請求項1ないし4いずれかに記載の現像装置において、
前記現像電圧印加装置は、第1及び第2の現像剤保持体に印加する現像電圧の交流成分に関し最大振幅以外のパラメータを共通にして同期させることを特徴とする現像装置。 - 請求項1ないし5にいずれかに記載の現像装置において、
前記現像電圧印加装置は、第1及び第2の現像剤保持体に印加する現像電圧のパラメータのうち少なくとも交流成分の最大振幅を可変設定するものであることを特徴とする現像装置。 - 請求項1ないし6いずれかに記載の現像装置において、
前記第1及び第2の現像剤保持体の少なくとも一方に対応して設けられ、第1及び第2の現像剤保持体の少なくとも一方に保持される現像剤搬送量を可変設定する搬送可変機構を備えていることを特徴とする現像装置。 - 請求項1ないし7いずれかに記載の現像装置において、
前記第1又は第2の現像剤保持体とは別に追加するように前記像保持体に対向して設けられ、前記像保持体の静電潜像を現像するように前記像保持体との対向部位に位置する現像域に向かって前記現像剤を保持して搬送する一若しくは複数の追加現像剤保持体と、
これらの追加現像剤保持体と第1又は第2の現像剤保持体との間、あるいは、複数の追加現像剤保持体の間に設けられ、第1又は第2の現像剤保持体で現像に供された現像剤を受け渡す受渡し手段と、を備え、
前記追加現像剤保持体は、前記第2の現像剤保持体より前記像保持体の移動方向の下流側に位置する場合には前記像保持体との対向部位にて当該像保持体の移動方向と同方向に回転し、前記第1の現像剤保持体より前記像保持体の移動方向の上流側に位置する場合には前記像保持体との対向部位にて当該像保持体の移動方向と逆方向に回転し、
前記現像電圧印加装置は、前記追加現像剤保持体のうち、前記第2の現像剤保持体より前記像保持体の移動方向の下流側に位置する追加現像剤保持体に対しては前記第2の現像剤保持体に印加する現像電圧の交流成分の最大振幅以下の交流成分が含まれる現像電圧を印加し、前記第1の現像剤保持体より前記像保持体の移動方向の上流側に位置する追加現像剤保持体に対しては前記第1の現像剤保持体に印加する現像電圧の交流成分の最大振幅以上の交流成分が含まれる現像電圧を印加することを特徴とする現像装置。 - 静電潜像が保持可能で循環移動する像保持体と、
この像保持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
この像保持体に形成された静電潜像を現像する請求項1ないし8いずれかに記載の現像装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 静電潜像が保持可能で循環移動する像保持体と、
この像保持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
この像保持体に形成された静電潜像を現像する請求項6又は7に記載の現像装置と、を備え、
画像形成装置の使用条件に応じて前記現像電圧印加装置による現像電圧のパラメータ又は前記搬送可変機構を制御する制御装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
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